基于性能评价网状图的装载机发动机与液力变矩(2)

基于性能评价网状图的装载机发动机与液力变矩器匹配优化

农业工程学报2011年

1）起动能度[7]。用下式表示起动能度

ane2

ne3

1 n（1）

eH

式中，ne-i=0时液力变矩器负荷抛物线与发动机外特性转矩曲线交点转速，r/min；ne3为发动机外特性转矩中最大转矩对应的转速，r/min；neH为额定功率对应的转速，r/min。

（ne2-ne3）的值越小，起动工况转矩值越接近发动机最大转矩。a1越小，装载机在起步时获得的起步转矩越大，起步性能越好。

由图1可知，ne2等于1900r/min；ne3等于1400r/min；neH等于2200r/min。根据（1）式计算得a1等于0.16。

根据发动机与液力变矩器共同工作输入特性，计算其共同工作输出特性。图2示出发动机与液力变矩器共同工作输出特性。图中P2为液力变矩器涡轮轴输出功率，T2为涡轮轴输出扭矩，nw为涡轮轴转速，ge为有效燃油

消耗率。

图2发动机与液力变矩器共同工作输出特性

Fig.2Outputcharacteristicsofengineandtorqueconverter

workingtogether

2）最高功率工况与额定工况接近度[7]。用下式表示最高功率工况与额定工况接近度

an ne1

2 eHn（2）

eH式中，ne1为液力变矩器涡轮轴最高输出功率对应的发动机转速，r/min。

a2越小，涡轮轴最高输出功率工况与发动机额定工况越接近。

由图2可知，ne1等于1784r/min。根据（2）式计算得a2等于0.19。

3）经济区的宽容度[7]。用下式表示经济区的宽容度

anw1 nw3 2nw2

3 n（3）

w3 nw1式中，nw1、nw3为η等于0.75时对应的涡轮转速，r/min；nw2为涡轮轴输出功率最大时对应的涡轮转速，r/min。

（nw3-nw1）的值越大，说明工作效率最效区范围越宽，（nw1+nw3-2nw2）越小，说明最大输出功率工况与最高工作效率工况越接近。所以，a3越小，发动机与液力变矩器匹配效果越好。

由图2可知，nw1等于1108r/min；nw2等于1600r/min；nw3等于2310r/min。根据（3）式计算得：a3等于0.18。

4）功率输出系数[7]。用下式表示功率输出系数

aP24

P（4）

eH

式中，PeH为发动机额定功率，kW；P2为液力变矩器涡轮轴最效区平均输出功率，kW。

P2越大，涡轮轴平均输出功率越大，则a4越小，装

载机动力性越好。

某ZL50装载机使用CAT3306-C6121ZG09F型柴油机，PeH等于162kW[6]。

由图2可知，P2等于71.37。根据（4）式计算得a4

等于0.44。

5）燃油消耗率系数[7]。用下式表示燃油消耗率系数

ag

5 eH

g（5）e式中，ge为平均有效燃油消耗率，g/(kW·h)；geH为标定工况燃油消耗率，g/(kW·h)。

CAT3306-C6121ZG09F型柴油机的geH等于240g/(kW·h)[6]。

由图2可知，ge等于296.4g/(kW·h)。根据（5）式计算得a5等于0.81。

2

基于性能评价网状图的目标函数的构建

2.1

性能评价网状图的构建

为了能够将发动机与液力变矩器匹配性能清晰直观地呈现出来，构建如图3所示匹配性能网状评价图[8-10]

。

注：OA=a1OB=a2OC=a3OD=a4OE=a5

图3发动机与液力变矩器匹配性能网状评价图

Fig.3theperformanceevaluationmeshfigureofenginewith

torque-convertermatching

图中，OA、OB、OC、OD、OE即为根据式（1）～式（5）计算得到的a1、a2、a3、a4、a5的大小，即

OA a1 0.16

OB a2 0.19OC a3 0.18OD a4 0.44OE a5 0.81